사람들은 평소에는 귀한 줄 모르다가도 그것을 잃고 나서야 비로소 그것의 가치와 소중함을 깨달을 때가 많다. 그렇다면 ‘식물이 없다면?’ 어떻게 될까를 생각하여 보자.

우선 식물은 광합성 작용으로 산소를 생산하는 아주 중요한 일을 하고 있다. 인간은 이 산소를 호흡함으로 생명을 유지하고 있으며, 또한 동물이나 인간이 먹을 양식을 만들어 제공하는 일을 하며 대기 중에 방출된 오염물질을 흡수하여 공기를 정화시키기도 한다.

또한 소음을 흡수하여 조용하게도 하며 아스팔트나 콘크리트의 열을 흡수하기도 한다. 뿐만 아니라 대부분의 약의 원료가 되며 건축자재가 되기도 한다.

한 마디로 식물은 인간의 생명유지와 생활에 절대적으로 필요한 존재이기에 식물이 없다면 이 세상의 모든 생명체는 종말에 이르고 만다. 그런데 지금 전 세계적으로 생명의 숲이 점점 파괴되어가고 있어 우리의 생명을 위협하고 있다. 이제라도 온 인류는 식물의 소중함을 알고 식물을 잘 가꾸고 잘 보존하여야만 한다.

지상의 생물에는 동물과 식물이 있다. 단어에 담긴 뜻 그대로 동물은 움직이는 생명체이나 식물은 땅에 뿌리를 내리고 있어 자력으로 움직일 수 없는 생명체이다. 도로를 달리는 자동차가 연료를 공급받아야만 움직일 수 있듯이 지구상의 모든 생명체 역시 반드시 양분(에너지)을 공급받아야만 생명을 유지할 수 있다.

그러나 동물은 스스로 양분을 만들어 사용할 수가 없으므로 불가불 먹잇감을 구하기 위하여 부지런히 돌아다녀야 한다. 이런 활동을 위해서는 먹이를 발견하기 위한 뛰어난 감각기관이 필요하고, 먹이 감을 사냥하기 위한 무기와 먹이를 먹어 소화하여 흡수하는 소화기관이 필요하며 영양분을 몸에 골고루 공급하기 위한 순환기관이나 호흡기관이 구비되어야 한다. 동물은 이런 기관을 완벽하게 갖추고 있기에 식물이나 다른 동물을 먹이삼아 생존하고 있는 것이다.

그러나 동물과 달리 식물은 땅에 뿌리를 내리고 있어 스스로 운동을 할 수가 없다. 그렇다면 식물은 어떻게 양분을 얻어 생명을 유지하는 것일까? 놀랍게도 식물은 자기 스스로 양분을 자가 생산(自家生産)하여 살아가는 독특한 장치를 갖추고 있는데 그것이 바로 광합성 작용이다.

식물이 가지고 있는 이 광합성 메커니즘은 최첨단 에너지 전환 기술이다. 식물은 태양과 물과 공기를 재료로 하여 에너지를 생산하고 있는데 이 기술은 아직 인간도 갖지 못한 기술로 지금 전 세계 과학자들은 이 기술을 얻기 위하여 식물의 광합성 원리 연구에 몰두하고 있다. 만일 식물이 가진 이 첨단기술의 비밀이 밝혀진다면 인류가 직면한 에너지 문제는 단번에 해결되고 말 것이다.

흔히 자연을 인간의 선생이라고 부르는 것은 바로 이런 이유 때문인 것이다. 구약성경 욥기에는 ‘이제 모든 짐승에게 물어 보라 그것들이 네게 가르치리라 공중의 새에게 물어 보라 그것들이 또한 네게 말하리라.

땅에게 말하라 네게 가르치리라 바다의 고기도 네게 설명하리라. 이것들 중에 어느 것이 여호와의 손이 이를 행하신 줄을 알지 못하랴’(욥 12:7-9)라고 기록되어 있다.

인간이 가진 과학 기술이라는 것도 알고 보면 다 자연에서 온 것이다. 그런데도 진화론자들은 이 식물이 진화의 결과로 생겼다고 주장하며, 식물은 동물보다 열등한 존재라고 설명하고 있다. 결론은 그렇지 않다. 과학의 발전으로 인하여 밝혀진 바에 의하면 오히려 동물보다는 식물이 더 복잡한 구조와 기능 그리고 첨단 기술을 가지고 있는 우수한 존재라는 것이다. 따라서 본론에서는 광합성과 호흡이 왜 작물의 생산성에 중요한지 설명하고, 지구 온난화가 작물의 광합성과 호흡에 미치는 영향과 이에 대한 작물의 생산성과의 관계를 설명하고자 한다.

녹색 식물은 빛을 받아 스스로 물질을 만들어 내는데, 이러한 과정을 광합성이라고 한다. 광합성과 같은 작용으로 생물체 내에서 합성되는 물질을 유기물 또는 유기 양분이라고 한다. 광합성으로 처음 만들어지는 유기 양분은 포도당이다.

포도당은 대부분의 식물에서 설탕으로 바뀌고 각 기관으로 이동하여 살아가는 데 필요한 에너지원으로 사용된다. 이동된 양분 중 일부는 식물체를 구성하는 재료로 이용되며 남은 것은 탄수화물, 지방, 단백질의 형태로 저장되기도 한다. 이렇게 저장된 것 중 일부는 자손의 생장에 필요한 영양분으로 남겨지며 일부는 동물의 먹이가 되기도 한다.

또한 식물은 광합성을 통하여 우리에게 필요한 기체를 만들어 낸다. 1771년 영국의 화학자 프리스틀리는 밀폐된 유리종 속에 쥐를 넣어 두면 얼마 후 쥐가 죽지만, 유리종 속에 쥐와 함께 식물을 넣어 두면 쥐가 더 오랫동안 살 수 있다는 것을 알아냈다. 단, 식물과 함께 있는 쥐가 오랫동안 살아남기 위해서는 반드시 빛이 있어야 했다.

나중에 여러 과학자들에 의해 식물이 빛을 받으면 산소를 만들어 낸다는 것이 밝혀졌다. 우리가 몇 가지 음식 재료를 가지고 있으면 음식을 만들 수 있는 것처럼, 녹색식물도 몇 가지 재료를 가지고 광합성을 하여 포도당과 산소를 만들어 낸다.

광합성을 하려면 광합성에 필요한 재료가 있어야 한다. 재료를 준비한 상태에서 빛만 비춰 주면 식물은 언제 어디서든 광합성을 할 수 있다. 식물이 광합성을 할 때 필요한 재료는 이산화탄소와 물이다.

이산화탄소는 포도당의 재료가 되며, 물은 산소의 재료가 된다. 빛은 광합성을 할 때 에너지원으로 작용한다. 식물은 광합성을 통하여 빛 에너지를 포도당에 저장하는 것이다.

식물은 빛을 비추어 주면 항상 일정하게 광합성을 할 수 있을까? 빛이 광합성에 영향을 끼치는 것은 당연하다. 중요한 것은 빛의 세기이며, 그 외에도 이산화탄소의 농도, 온도 등의 환경 요인이 광합성에 영향을 준다.

광합성에 영향을 주는 환경 요인에는 빛의 세기, 이산화탄소의 농도, 온도 등이 있다. 일반적으로 이 세 가지 요소가 증가할수록 식물의 광합성량은 증가한다. 그러나 빛과 이산화탄소가 어느 정도 이상이 되면 광합성량은 더 이상 증가하지 못하고, 온도가 너무 높아지면 오히려 감소하게 된다.

광합성이 잘 일어나기 위해서는 광합성에 영향을 주는 여러 환경 요인들이 서로 적절하게 조화를 이루어야 한다. 식물은 광합성을 통하여 저장된 에너지를 여러 가지 생명 활동에 이용하게 된다. 이때는 호흡 과정이 필요한데, 동물과 마찬가지로 식물도 호흡을 한다.

이때 광합성으로 만들어진 포도당과 산소가 사용된다. 식물은 동물과 같은 호흡 기관을 가지고 있지 않아서 우리가 잘 느낄 수는 없지만 식물도 동물처럼 호흡을 한다. 식물은 뿌리, 줄기, 잎 등 몸 전체에서 산소를 받아들이고 이산화탄소를 내보내는 호흡 작용을 하고 있다.

식물의 호흡 작용은 동물과 마찬가지로 에너지원을 분해하고 이산화탄소를 방출한다. 호흡을 할 때 드나드는 기체는 광합성이 일어날 때와는 반대이다. 광합성이 빛 에너지를 포도당에 저장하는 과정이라면 호흡은 저장된 에너지를 이용하는 과정이라고 할 수 있다.